Manipulação de Bits

Manipulação de Bits é o ato de algoritimicamente manipular Bits ou outros pedaços de dados menores que uma palavra.

Precisa se entender o Básico das Seguinte Páginas Já adicionadas:

Bases Numéricas

Usando Bases Numéricas em C

Trabalhando com Bitwise

  • Operadores Bitwise são operadores que manipulam individualmente cada bit ou Operandos

  • Podem ser usados com os Seguinte valores:

    • unsigned int

    • unsigned char

    • unsigned short int

    • unsigned long int

  • Iremos usar o Bitwise bit a bit em sua Necessidade, por isso Bitwise

  • Existe Dois tipos de Operadores:

    • Operadores Lógicos

    • Operadores de Deslocamento

Operadores Bitwise Lógicos

Iremos usar os Operadores Lógicos já usuais por nós, só que de vez de verificar um única vez(um único valor) iremos verificar bit a bit de um valor Binário, como iremos mostrar mais a frente

É testado Bit á Bit da Direita para a Esquerda

Operadores Lógicos que iremos usar:

  • AND bitwise

    • Sempre trabalhamos com o AND em programação usando dois ampersands(&&)

    • Como estamos trabalhando com Bitwise, iremos usar um único ampersand(&)

    • Serve principalmente para verificar se teremos 8 bits no Resultado

  • OR bitwise

    • Sempre trabalhamos com o OR em programação usando duas Barras(||)

    • Como estamos trabalhando com Bitwise, iremos usar uma única Barra(|)

  • XOR bitwise

    • Usamos o Operador ^

    • Funciona da mesma forma que o OR, mas quando ambos forem 1 ele gera zero

  • NOT bitwise

    • Usamor o Operador ~

    • Serve da mesma função que a negação dos Lógico

Exemplos Lógicos:

  • Valores de Entrada:

    • unsigned int Valor1 = 01001010

    • unsigned int valor2 = 10010010

  • Teste do AND:

Entrada 1

Entrada 2

Resultado Lógico

0

0

0

1

1

1

0

0

0

1

0

0

0

1

0

0

0

0

1

0

0

0

1

0

Resultado do AND bitwise: 00000010

  • Teste do OR bitwise:

Entrada 1

Entrada 2

Resultado Lógico

0

0

0

1

1

1

0

0

0

1

0

1

0

1

1

0

0

0

1

0

1

0

1

1

Resultado do OR bitwise: 11011010

  • Teste do XOR bitwise:

Entrada 1

Entrada 2

Resultado Lógico

0

0

0

1

1

0

0

0

0

1

0

1

0

1

1

0

0

0

1

0

1

0

1

1

Resultado do XOR bitwise: 11011000

  • Teste do NOT bitwise:

Entrada 1

Resultado Lógico

0

1

1

0

0

1

1

0

0

1

0

1

1

0

0

1

Entrada 2

Resultado Lógico

0

1

1

0

0

1

1

0

0

1

0

1

1

0

0

1

  • Resultados do NOT bitwise da Entrada 1 : 10110101

  • Resultados do NOT bitwise da Entrada 2 : 10110101

Operadores de Deslocamento (shifting)

Deslocamento(shifting) deslocam os bits para a Direita ou para a Esquerda dependendo do que se Deseja fazer

Quando é movido os bits podem ficar espaços vazios e se existirem são preenchidos com zeros

Podemos utilizar Deslocamento junto com Operadores Lógicos

Shift para a Esquerda

Usamos o operador específico <<

  • Argumentos necessários para fazer o Shift:

    • Valor a ser deslocado

    • Quantidades de bits para a esquerda desejados

    • O valor original não é mexido, deve ser criado outra variavel com o Valor

Exemplo:

Pegamos o valor 23

Armazenamos esse valor Decimal em Hexadecimal em uma Variável:

unsigned int x = 0x17;

  • O programa irá fazer o Seguinte:

    • Transformar o Valor em Binário

    • Mover o Número de bits para a esquerda pelo número de casas especificado

    • Adicionar zeros nos espaços vazios

    • Armazenar o novo valor na nova Variável

23 em Binário é 00010111

Queremos mover Uma casa a esquerda, ele irá pegar bita á bit e empurrar para a esquerda

Vetor Original:

pos 7

pos 6

pos 5

pos 4

pos 3

pos 2

pos 1

pos 0

0

0

0

1

0

1

1

1

Vetor fazendo o shifting:

Etapa 1: Será adicionado uma nova posição na Extrema Esquerda

pos 8

pos 7

pos 6

pos 5

pos 4

pos 3

pos 2

pos 1

pos 0

NULL

0

0

0

1

0

1

1

1

Etapa 2: Será movido o valor da Posição 7 para a nova posição

pos 8

pos 7

pos 6

pos 5

pos 4

pos 3

pos 2

pos 1

pos 0

0

0

0

1

0

1

1

1

Etapa 3: Será movido o valor da Posição 6 para a Posição 7

pos 8

pos 7

pos 6

pos 5

pos 4

pos 3

pos 2

pos 1

pos 0

0

0

0

1

0

1

1

1

Etapa 4: Será movido o valor da Posição 5 para a Posição 6

pos 8

pos 7

pos 6

pos 5

pos 4

pos 3

pos 2

pos 1

pos 0

0

0

0

1

0

1

1

1

Etapa 5: Será movido o valor da Posição 4 para a Posição 5

pos 8

pos 7

pos 6

pos 5

pos 4

pos 3

pos 2

pos 1

pos 0

0

0

0

1

0

1

1

1

Etapa 6: Será movido o valor da Posição 3 para a Posição 4

pos 8

pos 7

pos 6

pos 5

pos 4

pos 3

pos 2

pos 1

pos 0

0

0

0

1

0

1

1

1

Etapa 7: Será movido o valor da Posição 2 para a Posição 3

pos 8

pos 7

pos 6

pos 5

pos 4

pos 3

pos 2

pos 1

pos 0

0

0

0

1

0

1

1

1

Etapa 8: Será movido o valor da Posição 1 para a Posição 2

pos 8

pos 7

pos 6

pos 5

pos 4

pos 3

pos 2

pos 1

pos 0

0

0

0

1

0

1

1

1

Etapa 9: Será movido o valor da Posição 0 para a Posição 1

pos 8

pos 7

pos 6

pos 5

pos 4

pos 3

pos 2

pos 1

pos 0

0

0

0

1

0

1

1

1

NULL

Etapa 10: Adicionar Zeros nos Espaços vazios

pos 8

pos 7

pos 6

pos 5

pos 4

pos 3

pos 2

pos 1

pos 0

0

0

0

1

0

1

1

1

0

Valor Armazenado na nova Variável será 0x2E em Decimal 46

Fazendo isso em C

#include<stdio.h>

unsigned int valor = 0x17; //23 em Decimal
unsigned int novoValor = valor << 1;

printf("Valor antigo: %d\n", valor);
printf("Valor apos shifting: %d\n", novoValor);

Shift para a Direita

Usamos o Operador Especifico >>

  • Argumentos necessários para fazer o shitf

    • Valor a ser deslocado

    • Quantidades de bits para deslocar

    • O valor original fica inalterado, já que estamos trabalhando com outra Variavel

Exemplo:

Pegamos o valor 46

Armazenamos esse valor Decimal em Hexadecimal

unsigned int valor = 0x2E;

  • O que o programa irá fazer:

    • Será apagado o Valor da primeira Posição na Extrema Direita(LSB)

    • Ele irá pegar os bits na extrema direita e mover para a Direita bit a bit

    • Irá adicionar Zeros em todos os espaços vazios deixados

    • Irá armazenar o valor na nova variavel

46 em Binário é 00101110

Queremos mover Uma casa a Direita, então ele irá pegar bit á bit e empurrar para a Esquerda

Vetor Original:

pos 7

pos 6

pos 5

pos 4

pos 3

pos 2

pos 1

pos 0

0

0

1

0

1

1

1

0

Etapa 1: Será Apagado o Valor da Primeira Posição na Extrema Direita

pos 7

pos 6

pos 5

pos 4

pos 3

pos 2

pos 1

pos 0

0

0

1

0

1

1

1

NULL

Etapa 2: Será movido o valor da Posição 1 para a Posição 0

pos 7

pos 6

pos 5

pos 4

pos 3

pos 2

pos 1

pos 0

0

0

1

0

1

1

1

Etapa 3: Será movido o valor da Posição 2 para a Posição 1

pos 7

pos 6

pos 5

pos 4

pos 3

pos 2

pos 1

pos 0

0

0

1

0

1

1

1

Etapa 4: Será movido o valor da Posição 3 para a Posição 2

pos 7

pos 6

pos 5

pos 4

pos 3

pos 2

pos 1

pos 0

0

0

1

0

1

1

1

Etapa 5: Será movido o valor da Posição 4 para a Posição 3

pos 7

pos 6

pos 5

pos 4

pos 3

pos 2

pos 1

pos 0

0

0

1

0

1

1

1

Etapa 6: Será movido o valor da Posição 5 para a Posição 4

pos 7

pos 6

pos 5

pos 4

pos 3

pos 2

pos 1

pos 0

0

0

1

0

1

1

1

Etapa 7: Será movido o valor da Posição 6 para a 5

pos 7

pos 6

pos 5

pos 4

pos 3

pos 2

pos 1

pos 0

0

0

1

0

1

1

1

Etapa 8: Será movido o valor da Posição 7 para a Posição 6

pos 7

pos 6

pos 5

pos 4

pos 3

pos 2

pos 1

pos 0

0

0

1

0

1

1

1

Etapa 9: A posição 7 ficará NULL

pos 7

pos 6

pos 5

pos 4

pos 3

pos 2

pos 1

pos 0

NULL

0

0

1

0

1

1

1

Etapa 10: Será adicionado um zero na posição Vazia

pos 7

pos 6

pos 5

pos 4

pos 3

pos 2

pos 1

pos 0

0

0

0

1

0

1

1

1

Etapa 11: Remodelação do Vetor para o novo valor

pos 7

pos 6

pos 5

pos 4

pos 3

pos 2

pos 1

pos 0

0

0

0

1

0

1

1

1

O Novo valor que será armazenado na Nova variavel será 0x17 que em Decimal é 23

Fazendo isso em C

#include<stdio.h>

unsigned int valor = 0x2E; //46 em Hexadecimal
unsigned int novoValor = valor >> 1; //mover um bit a direita

printf("Valor Original: %d\n", valor);
printf("Valor Novo: %d\n", novoValor);
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